Участие лептина в регуляции программируемой клеточной гибели у лиц с дислипидемией

Полный текст

Stavinskaya O.A., Balashova S.N. The Involvement of Leptin in the Regulation of Programmed Cell Death in Persons with Dyslipidemia. Ekologiya cheloveka [Human Ecology]. 2015, 12, pp. 34-37. Лептин производится клетками жировой ткани адипоцитами и представляет собой белок молекулярной массой 16 кДа, важной функцией которого является регулирование энергетического баланса и массы тела организма [7]. Данный гормон увеличивает интенсивность липолиза за счет активизации ферментов малатдегидрогеназы, липопротеинлипазы и Jak/STAT [16], стимулирует фосфорилирование АМФКа [14], уменьшает содержание триглицеридов и секрецию их в печени [10]. Влияние лептина на иммунологическую реактивность, в частности на программируемую клеточную гибель (апоптоз), изучено в меньшей степени и ограничено результатами исследования гранулоцитов, дендритных клеток и CD4+ лимфоцитов. Так, по отношению к эозино-филам и базофилам лептин выступает как фактор 34 Экология человека 2015.12 Экологическая физиология выживания, предотвращая расщепление белков Bax и выход цитохрома с из митохондрий [5, 17]. При добавлении к дендритным клеткам лептин подавляет их апоптоз, индуцированный ультрафиолетом, путем фосфорилирования STAT-3, активизации NF-kB и регуляции экспрессии bcl-2 и bcl-xL генов [13]. Гормон вызывает пролиферацию CD4+CD45RA+ лимфоцитов, но препятствует увеличению количества CD4+CD45RO+ Т-клеток [11]. В связи с этим целью исследования явилось изучение особенностей программируемой гибели моноцитов, нейтрофилов и лимфоцитов крови у лиц с дислипидемией. Методы Проведено обследование 28 больных метаболическим синдромом. Диагноз поставлен врачами городского эндокринологического консультативного центра г. Архангельска. Исследование проводили с соблюдением основных норм биомедицинской этики. Для изучения взаимосвязи уровня лептина и состояния программируемой клеточной гибели в условиях дислипидемии были выделены две группы обследуемых лиц: с условно повышенным (>25 нг/мл, n = 13) и условно пониженным (<10 нг/ мл, n = 13) содержанием в крови лептина - медиана составляет 39,3 (32,2-45,2) и 8,6 (7,1 -9,4) нг/мл соответственно, p < 0,001. Группы были практически равноценны по возрасту (52,5 ± 1,4) и (50,7 ± 2,4) года и полу (женщины). Концентрацию цитокинов IL-6, IL-10, TNF-a и IFN-y в сыворотке крови определяли методом твердофазного иммуноферментного анализа (Invitrogen, США). Данным методом также выявляли уровни лептина и IgE в крови, используя реактивы компаний DRG и Dr. Fooke (Германия). Реакцию оценивали с помощью фотометра Multiskan MS (Labsystems, Финляндия) при длине волны 450 нм. Исследование уровня инсулина осуществлялось реактивами фирмы DRG на автоматическом иммуноферментном анализаторе EtoHs фирмы «Био-Рад» (Германия). Содержание фенотипов лимфоцитов определяли методом двойной пероксидазной метки с использованием моноклональных антител (НПЦ «МедБиоСпектр», Россия). Показатели липидного обмена (общий холестерин, триглицериды, АПО В) изучали в сыворотке крови на биохимическом анализаторе Stat fax 1904 Plus реагентами фирмы Human (Германия). В мазках крови, окрашенных по Романовскому - Гимзе, кроме лейкограммы определяли моноцитограмму и нейтро-грамму. В составе моноцитограмм устанавливали содержание промоноцитов, моноцитов и полиморфноядерных моноцитов. Нейтрофильные гранулоциты дифференцировали по содержанию фрагментов ядра, где выраженность апоптоза определяли по количеству нейтрофилов с пятью и более сегментами. Программируемую гибель лимфоцитов периферической крови оценивали с помощью FITC -аннексина-V, специфически связывающегося с участками фос-фатидилсерина на мембранах апоптозных клеток, и пропидиума йодида, позволяющего дифференцировать клетки с интактной и проницаемой мембраной. Анализ апоптотически измененных лимфоцитов AnV+/PI - проводился на проточном цитофлуориметре Epics XL (Beckman Coulter, США). Результаты исследования обработаны с использованием пакета прикладных программ Statistica 6 (StatSoft, США). Тип исследования ретроспективный, выборки случайные, одномоментные. Генеральная совокупность - жители севера европейской территории России. Границы нормального распределения количественных показателей определяли при помощи критерия Шапиро - Уилка. При анализе полученных результатов использовали среднее значение и стандартное отклонение, медиану и нижний, верхний квартили. Достоверность различий между группами оценивали с помощью параметрического t-критерия Стьюдента для независимых выборок и непараметрического критерия Уилкоксона. Статистическая достоверность присваивалась при значении p < 0,05. Результаты Установлено, что при увеличении концентрации лептина растет индекс массы тела с (27,4 ± 0,76) до (36,4 ± 2,05) кг/м2 и уровень инсулина в крови с (12,2 ± 1,09) до (14,4 ± 1,04) мгЕд/мл, p = 0,025. Повышается и медиана содержания общего холестерина, триглицеридов соответственно с 4,9 (4,1 -6,3) до 6,1 (5,9-6,7) моль/л, p = 0,045; и с 2,1 (1,1 -4,3) до 3,1 (2,4 - 3,6) моль/л, p = 0,47 и АпоВ (рис. 1). Рис. 1. Содержание АпоВ периферической крови в условиях различного уровня лептина у лиц с дислипидемией В условиях нарастания уровня сывороточного лептина меняется и динамика иммунологической реактивности обследуемых лиц. Так, увеличивается общее количество лейкоцитов с (5,46 ± 0,26) до (6,56 ± 0,31) x 109 кл/л, p = 0,039, за счет нейтрофилов с (2,95 ± 0,19) до (3,66 ± 0,22) x 109 кл/л, p = 0,036, и лимфоцитов с (1,92 ± 0,16) до (2,29 ± 0,16) x 109 кл/л, p = 0,038. Последние повышают экспрессию молекул активации (CD3+, CD25+), 35 Экологическая физиология Экология человека 2015.12 дифференцировки (CD4 + , CD8+), пролиферации и готовности к апоптозу (CD 10+, CD95+); увеличивается содержание натуральных киллеров (рис. 2). Все это отражается на процессе программируемой гибели лимфоцитов, так как увеличивается число апоптотических клеток AnV+/PI- с 5,8 (3,8-9,1) до 8,9 (4,2-15,4) %, p = 0,043. При исследовании нейтрограммы лиц с повышенной концентрацией лептина выявлено увеличение количества клеток с тремя, четырьмя, пятью и более сегментами ядра (рис. 3). Относительно нейтрофилов с двумя фрагментами ядра не установлено статистически значимых различий (p = 0,072), однако есть тенденция к повышению палочкоядерных форм с (0,17 ± 0,02) до (0,22 ± 0,04) x 109 кл/л. На этом фоне не меняется фагоцитарная активность грануло-цитов (27,2 ± 3,06) и (28,5 ± 3,5) %, p = 0,064, но снижается интенсивность данного процесса с (4,5 ± 0,69) до (3,6 ± 0,35) ед/кл, p = 0,021. Нарастание количества лептина ассоциировано с повышением общего содержания моноцитов с 0,29 (1,16-0,66) до 0,39 (0,32-0,52) x 109 кл/л, p = 0,013, что происходит в основном за счет зрелых моноцитов - 0,18 (0,14-0,23) и 0,09 (0,06-0,19) x 109 кл/л, p = 0,024, и не затрагивает уровня промоноцитов и полиморфноядерных клеток - соответственно 0,14 (0,09-0,19) и 0,11 (0,06-0,31) x 109 кл/л, p = 0,075; 0,08 (0,05-0,13) и 0,07 (0,06-0,15) x 109 кл/л, p = 0,078. Изменение цитокинового профиля реализуется посредством IFN-y и IL-10 (таблица), содержание TNF-a и IL-6 не имело статистически значимых различий (p = 0,068 и p = 0,059). Установлено, что с повышением количества лептина в крови значительно Рис. 2. Содержание фенотипов лимфоцитов периферической крови в условиях различного уровня лептина у лиц с дислипидемией Примечание. * - p < 0,001 по отношению к группе с пониженным содержанием лептина. увеличивается уровень IgE с 16,7 (12,1-44,7) до 73,9 (40,7-136,1) МЕ/мл, p = 0,001. Содержание цитокинов крови у лиц с дислипидемией при различной концентрации лептина, Ме (25-75) Цитокины, пг/мл Лептин >25 нг/мл Лептин <10 нг/мл IL-6 8,3(6,7-10,9) 8,5(6,4-10) IL-10 22,7(18,6-51,4) 19,6(15,1-28,3) IFN-y 18(4-30) 15,5(10-55) TNF-a 27,9(25,8 -30,1) 26,9(25,3-29,5) Обсуждение результатов С увеличением индекса массы тела и дислипидемии нарастает концентрация лептина в крови, что ассоциировано с интенсификацией всей последовательности клеточных событий (пролиферация, активизация, дифференцировка, антителообразование и апоптоз) у лимфоцитов и нейтрофилов. Известно, что лептин является структурным гомологом семейства цитокинов, включающих IL-6, IL-11, IL-12, лейкозингибирующий фактор (LIF) и G-CSF [18]. Рост пролиферации лимфоцитов ведет к повышению их общего содержания и закономерному апоптозу избыточно активированных и дифференцированных клеток. Пролиферативный эффект со стороны лептина достигается путем включения каскадных реакций JAK-STAT, IRS-1-PI3K и MAPK киназ, что стимулирует тирозин-фосфорили-рование белка Sam68, участвующего в диссоциации РНК [15]. Нельзя исключать возможности потенциального действия лептина на все этапы жизненного цикла клетки, так как показано наличие рецепторов к лептину (OB-Rb) на мембране лимфоцитов, моно Рис. 3. Нейтрограмма периферической крови лиц с дислипидемией в условиях различной концентрации лептина Примечание. По горизонтали - количество сегментов ядра нейтрофила. 36 Экология человека 2015.12 Экологическая физиология цитов и нейтрофилов [6]. Однако данное утверждение мы можем подтвердить относительно лимфоцитов и нейтрофилов; система моноцитов проявляет чувствительность к лептину лишь в момент активизации и функциональной зрелости без изменения со стороны пролиферирующих и апоптотических клеток. В литературе широко представлены сведения об ингибирующем влиянии лептина на программируемую гибель лимфоцитов, моноцитов и нейтрофилов [3, 8, 12, 15]. В основном указанные исследования касаются опытов in vitro без учёта дислипидемии. Этим мы объясняем разницу в полученных результатах. Если же рассматривать дислипидемию как фактор регуляции апоптоза, то существуют данные о нарушениях работы митохондрий лимфоцитов, вызванных накапливающимися хромосомными абберациями и укорочением те-ломер под влиянием дислипидемии [2, 4]. В частности, избыточные концентрации триглицеридов вызывают апоптоз макрофагов за счет повышения уровня цитозольного Ca2+ и реактивных кислородных радикалов, выхода цитохрома с из митохондрий, локализации AIF в ядре и активизации белков Bax. Процесс сопровождается появлением молекул фосфатидилсерина на плазматической мембране, расщеплением каспазы-3 и поли(АДФ-рибозы)-полимеразы [1]. В нашем исследовании у лиц с дислипидемией отмечается повышение в крови уровня IFN-y как в квартильном, так и среднем выражении с (20,3 ± 4,37) до (37,7 ± 6,47) пг/мл, p = 0,036, что подтверждает факт лептинзависимой дифференцировки Т-хелперов в направлении ^ 1 типа с преимущественным синтезом IFN-y и IL-2 [12]. Выявленное увеличение количества IgE свидетельствует об активизации антителообразования, что также ассоциировано с накоплением лептина в крови [9]. Таким образом, под действием дислипидемии нарастает концентрация лептина в крови, гормон стимулирует пролиферацию лимфоцитов и нейтрофилов: увеличивается общее количество данных клеток, нарастают процессы дифференцировки и, как следствие, активизируется апоптоз. В условиях избыточного количества лептина не меняетс

Об авторах

Ольга Александровна Ставинская

Институт физиологии природных адаптаций Уральского отделения Российской академии наук

Email: ifpa-olga@mail.ru
кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории регуляторных механизмов иммунитета 163000, г. Архангельск, пр. Ломоносова, 249

С Н Балашова

Институт физиологии природных адаптаций Уральского отделения Российской академии наук

163000, г. Архангельск, пр. Ломоносова, 249

Список литературы

Дополнительные файлы